Đề tài Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các bộ điều khiển số (CNC) thông minh và chuyên dùng cho các hệ thống và quá trình phức tạp

hính xaùc tónh cuûa heä thoáng ñaõ ñöôïc Trung taâm tieâu chuaån chaát löôïng ño löôøng chaát löôïng II ñaùnh giaù (Xem phuï luïc), keát quaû thoûa maõn chæ tieâu kyõ thuaät ñaõ ñaêng kyù . Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 237 CHÖÔNG 5 CAÛI TIEÁN HEÄ THOÁNG ÑÒNH LÖÔÏNG VÍT 5.1. ÑAËT VAÁN ÑEÀ Cuøng vôùi xu höôùng phaùt trieån chung cuûa neàn kinh teá thò tröôøng, nhu caàu tieâu thuï caùc thieát bò vaø saûn phaåm coâng nghieäp ngaøy caøng gia taêng, ñaëc bieät laø caùc saûn phaåm khoâng theå thieáu ñöôïc trong caùc ngaønh coâng nghieäp nhö Buloâng-Vít-Ñai oác. Maëc duø hieän nay ôû nöôùc ta ñaõ coù nhieàu nhaø maùy saûn xuaát nhö: Xí nghieäp Quy cheá I, Xí nghieäp Quy cheá II, Xí nghieäp LiDoVit,… vaø nhieàu toå hôïp saûn xuaát nhoû khaùc nhöng vaãn khoâng ñaùp öùng kòp thôøi nhu caàu tieâu thuï treân thò tröôøng. Do ñoù vieäc caûi tieán coâng ngheä, thieát bò vaø quy trình saûn xuaát laø vieäc laøm voâ cuøng caáp baùch hieän nay ñoái vôùi caùc nhaø maùy saûn xuaát oác vít noùi chung. Trong quy trình saûn xuaát saûn phaåm Buloâng-Vít-Ñai oác caùc thieát bò vaø maùy moùc ngoaïi nhaäp trong töøng coâng ñoaïn töông ñoái hieän ñaïi, tuy nhieân ôû coâng ñoaïn cuoái cuøng laø ñònh löôïng voâ bao bì coøn ñöôïc thöïc hieän baèng phöông phaùp thuû coâng. Do ñoù daãn ñeán naêng suaát thaáp vaø ñoä tin caäy veà soá löôïng saûn phaåm khoâng oån ñònh. Töø thöïc teá treân, vieäc thieát keá cheá taïo thieát bò töï ñoäng hoùa quaù trình ñònh löôïng saûn phaåm laø vieäc laøm voâ cuøng caáp thieát nhaèm ñaùp öùng yeâu caàu ñònh löôïng saûn phaåm vôùi khoái löôïng lôùn hoaëc nhoû vôùi moät sai soá nhaát ñònh cho pheùp vaø naêng suaát cao, ñoàng thôøi laøm giaûm söùc lao ñoäng cuûa coâng nhaân daãn ñeán giaûm giaù thaønh saûn phaåm taïo thuaän lôïi trong vieäc caïnh tranh treân thò tröôøng tieâu thuï trong nöôùc cuõng nhö xuaát khaåu ra nöôùc ngoaøi. 5.2 CHOÏN PHÖÔNG AÙN ÑÒNH LÖÔÏNG 5.2.1. Caùc ñaëc ñieåm khi ñònh löôïng buloâng-vít-ñai oác Ta nhaän thaáy buloâng-vít-ñai oác coù nhieàu chuûng loaïi khaùc nhau daãn ñeán söï khaùc bieät veà khoái löôïng vaø kích thöôùc, gaây ra khoù khaên trong vieäc ñònh löôïng. Phoâi töø thuøng chöùa ñeán caùc cô caáu caáp phoâi vaø caân coù xu höôùng ñi töø cao xuoáng thaáp. Ñaëc ñieåm hình daùng ñaëc thuø cuûa buloâng-vít-ñai oác coù tính chaát deã keát dính daãn ñeán doøng löu löôïng khoâng ñeàu trong quaù trình vaän chuyeån ñeán caân gaây ra hieän töôïng sai soá Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 238 ngaãu nhieân laøm troïng löôïng moãi meû caân hoaøn toaøn khaùc nhau. Ñieàu naøy coù nghóa laø troïng löôïng saûn phaåm coù giaù trò lôùn hôn hay nhoû hôn giaù trò caàn ñònh löôïng. Do ñoù, ta choïn cô caáu caáp phoâi sao cho phoâi khoâng bò keát dính. Ñoä chính xaùc yeâu caàu cuûa heä thoáng laø 1% khoái löôïng caân, ñoàng thôøi naêng suaát maùy laø 6000kg/ca. Vì vaäy caàn choïn cô caáu ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu naøy. 5.2.2. Caùc yeâu caàu kyõ thuaät Maùy ñònh löôïng phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu sau ñaây veà naêng suaát, ñoä chính xaùc, chaát löôïng saûn phaåm vaø phaïm vi söû duïng nhaát ñònh. Coù theå ñònh löôïng cho taát caû caùc chuûng loaïi buloâng-vít-ñai oác khaùc nhau töø M3 ñeán M8. Khoái löôïng caân nhoû nhaát laø:100 (g). Khoái löôïng caân lôùn nhaát laø: 6 (kg). 5.2.2.1 Naêng suaát Saûn löôïng trung bình cuûa nhaø maùy ñoái vôùi buloâng - vít - ñai oác cho caùc chuûng loaïi töø M3 ÷ M8 laø : S = 6000 (kg/ca laøm vieäc ). Döïa treân thoâng soá saûn löôïng cuûa nhaø maùy (6000kg/ca). Ta xaùc ñònh naêng suaát caàn thieát cuûa maùy 18 kg/phuùt töông öùng 3kg trong 10s ñoái vôùi moät meû. Vôùi moät ca laøm vieäc laø 8 giôø: Q = 18.60.8 = 8640 (kg) 5.2.2.2 Ñoä chính xaùc Tuøy theo nhu caàu tieâu thuï cuûa thò tröôøng maø nhaø maùy seõ voâ bao bì saûn phaåm buloâng- vít-ñai oác vôùi khoái löôïng khaùc nhau.Yeâu caàu chung cuûa heä thoáng laø 1% khoái löôïng caân. 5.2.2.3 Chaát löôïng saûn phaåm ¾ Khoâng bò bong troùc lôùp xi maï beà maët saûn phaåm. ¾ Khoâng bò traày xöôùc hoaëc bieán daïng beà maët ren. 5.2.3. Sô ñoà phöông aùn ñònh löôïng Töø caùc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa maùy vaø caùc ñaëc ñieåm khi ñònh löôïng saûn phaåm keå treân . Ta choïn phöông aùn ñònh löôïng qua 2 giai ñoaïn chính ( Hình 5.1). * Giai ñoaïn I (Giai ñoaïn caáp thoâ) Caân saûn phaåm vôùi doøng löu löôïng lôùn cho ñeán khi ñaït giaù trò nhaát ñònh (Giaù trò quy ñònh naøy theo doõi tuøy theo chuûng loaïi buloâng-vít-ñai oác khaùc nhau) . Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 239 Maët khaùc, trong doøng löu löôïng naøy coù caùc möùc ñoä löu löôïng khaùc nhau. Caùc möùc ñoä naøy thay ñoåi töø lôùn ñeán nhoû. * Giai ñoaïn II (Giai ñoaïn caáp tinh) Tieáp tuïc caân vôùi doøng löu löôïng nhoû hôn cho ñeán khi ñaït ñöôïc giaù trò caàn ñònh löôïng. Ôû giai ñoaïn caáp tinh ta cuõng phaân thaønh nhieàu möùc löu löôïng khaùc nhau. Hình 5.1: Sô ñoà phöông aùn ñònh löôïng 5.2.3.1 Thuøng chöùa Ta chæ söû duïng moät thuøng chöùa ñeå caáp phoâi cho giai ñoaïn caáp thoâ vaø giai ñoaïn caáp tinh. Noù coù öu ñieåm laø laøm ñôn giaûn trong vieäc caáp phoâi cho maùy ñònh löôïng. 5.2.3.2 Giai ñoaïn chuyeån tieáp Do ñaëc ñieåm, ñaëc thuø cuûa loaïi buloâng-vít-ñai oác coù tính chaát deã keát dính neân ta söû duïng maùng rung phaúng coù boä phaän taïo rung baèng ñoäng cô vôùi löïc kích rung lôùn nhaèm phaù vôõ traïng thaùi tónh do hieän töôïng keát dính gaây ra. Thuøng chöùa phoâi Vaän chuyeån phoâi vôùi doøng löu löôïng lôùn (giai ñoaïn chuyeån tieáp) Xích taûi Cô caáu chia phoâi Caáp phoâi khoâng ñònh höôùng vôùi doøng löu löôïng lôùn caáp phoâi khoâng ñònh höôùng vôùi doøng löu löôïng nhoû Caân Voâ bao bì daùn mieäng Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 240 5.2.3.3 Xích taûi Phoâi coù xu höôùng ñi töø cao xuoáng thaáp neân cô caáu naøy coù taùc duïng ñöa phoâi leân cao. Do ñoù, trong suoát quaù trình ñònh löôïng töø khaâu chia phoâi ñeán khaâu caáp thoâ, caáp tinh, cuoái cuøng laø voâ bao daùn mieäng thì phoâi chæ di chuyeån moät chieàu töø cao xuoáng thaáp. Neáu khoâng ta phaûi ñaët thuøng chöùa treân cao gaây khoù khaên trong vieäc caáp phoâi cho maùy. 5.2.3.4 Cô caáu chia phoâi Cô caáu naøy coù taùc duïng caáp phoâi cho giai ñoaïn caáp thoâ vaø giai ñoaïn caáp tinh. Vôùi cô caáu naøy ta ñôn giaûn ñöôïc vieäc phaûi söû duïng hai thuøng chöùa. 5.2.3.5 Maùng rung phaúng coù boä phaän taïo rung baèng ñieän töø Ta söû duïng maùng rung phaúng coù boä phaän taïo rung baèng ñieän töø nhaèm taïo doøng löu löôïng lôùn, töông ñoái ñeàu tröôùc khi ñoå phoâi xuoáng caân ñieän töû. Ñoàng thôøi coù theå ñieàu chænh ñöôïc löïc kích rung baèng caùch thay ñoåi doøng ñieän ñeå phaân caáp trong giai ñoaïn naøy. 5.2.3.6 Maùng rung xoaén Taïi giai ñoaïn naøy, ta söû duïng pheãu rung xoaén coù boä phaän taïo rung baèng ñieän töø. Ta coù theå khoáng cheá löu löôïng neân coù theå caáp phoâi ñöôïc chính xaùc. Thay ñoåi cöôøng ñoä doøng ñieän ta coù theå phaân caáp ñöôïc giai ñoaïn caáp tinh. 5.3 NGUYEÂN LYÙ HOAÏT ÑOÄNG Nguyeân lyù hoïat ñoäng cuûa heä thoáng ñöôïc trình baøy treân hình 5.2 Phoâi ôû thuøng chöùa (1) ñöôïc maùng chuyeån tieáp vaän chuyeån ñeán xích taûi (5). Xích taûi ñöa phoâi leân cô caáu chia phoâi (6). Ôû ñaây, phoâi ñöôïc caáp cho maùng rung phaúng (7) duøng cho vieäc caáp thoâ vaø caáp cho maùng rung maùng rung xoaén (8) duøng cho vieäc caáp tinh. Maùng rung phaúng caáp phoâi cho caân ñieän töû ñeán khoái löôïng xaùc ñònh tröôùc thì ngöng laïi. Sau ñoù, maùng rung xoaén caáp phoâi vôùi löu löôïng nhoû cho ñeán khi ñuû khoái löôïng. Trong giai ñoaïn caáp thoâ vaø caáp tinh ñeàu ñöôïc phaân thaønh nhieàu caáp nhoû, hai cho giai ñoaïn caáp thoâ vaø ba cho giai ñoaïn caáp tinh. Boä phaän ñoå phoâi seõ ñoå phoâi xuoáng phaàn voâ bao bì vaø ñoùng goùi. Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 241 Hình 5.2 : Sô ñoà nguyeân lyù maùy ñònh löôïng 1.Thuøng chöùa phoâi. 2.Ñoäng cô dieàu chænh cuûa thuøng chöùa phoâi. 3.Cöûa thuøng chöùa phoâi. 5.Xích taûi. 4.Maùng rung phaúng chuyeån tieáp coù boä phaän taïo rung baèng ñoäng cô. 6.Cô caáu chia phoâi. 9.Caân ñieän töû. 7.Maùng rung phaúng caáp thoâ coù boä phaän taïo rung baèng ñieän töø. 8.Maùng rung xoaén caáp tinh coù boä phaän taïo rung baèng ñieän töø. Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 242 5.4 HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN 5.4.1 Yeâu caàu ñoái vôùi heä thoáng ñieàu khieån ¾ Khoâng bò nhieãu bôûi töø tröôøng. ¾ Khoâng bò aûnh höôûng bôûi nhieät ñoä. ¾ Ñaùp öùng ñöôïc naêng suaát cuûa maùy . ¾ Ñaùp öùng ñöôïc ñoä chính xaùc cuûa maùy laø : Ñoä sai soá cho pheùp 1%. ¾ Heä thoáng coù keát caáu vaø ñieàu khieån ñôn giaûn. ¾ Thieát keá theo tieâu chuaån ñeå deã daøng baûo döôõng vaø söûa chöõa. ¾ Giaù thaønh haï. 5.4.2 Ñaëc ñieåm khi thieát keá heä thoáng ñieàu khieån ¾ Heä thoáng ñöôïc ñaët trong moâi tröôøng bò aûnh höôûng cuûa töø tröôøng do caùc nam chaâm rung taïo neân. ¾ Maùy ñònh löôïng ñöôïc ñaët trong nhaø xöôûng neân coù theå bò aûnh höôûng nhieät ñoä ôû nhaø xöôûng. ¾ Ñoä chính xaùc vaø naêng suaát cuûa maùy töông ñoái cao. ¾ Bò aûnh höôûng bôûi löïc quaùn tính cuûa phoâi khi rôùt xuoáng. 5.4.3 Caùc cô caáu chính cuûa heä thoáng ñieàu khieån Töø caùc yeâu caàu vaø ñaëc ñieåm treân ta choïn heä thoáng ñöôïc ñieàu khieån baèng PLC. Do PLC coù caùc ñaëc ñieåm sau : ¾ Khaû naêng khaùng nhieãu. ¾ Caáu truùc daïng moñun cho pheùp deã daøng thay theá hay theâm caùc chöùc naêng. ¾ Söï keát noái daây vaø möùc ñieän aùp tín hieäu ôû ngoõ vaøo vaø ngoõ ra ñöôïc chuaån hoùa. ¾ Ngoân ngöõ laäp trình deã hieåu (Nhö ladder hay function chart ). ¾ Deã daøng laäp trình vaø thay ñoåi chöông trình. ¾ Söû duïng thích hôïp trong nhaø maùy. ¾ Deã daøng baûo trì vaø söûa chöõa. Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 243 ¾ Coù kích thöôùc nhoû. ¾ Giaù thaønh thaáp. 5.4.3.1 Sô ñoà khoái cuûa heä thoáng ñieàu khieån Hình 5.3 : Sô ñoà khoái cuûa heä thoáng ñieàu khieån 5.4.3.2 Caùc boä phaän chính cuûa heä thoáng ñieàu khieån Döïa vaøo phaàn thieát keá cô khí ta coù caùc boä phaän cuûa heä thoáng ñieàu khieån nhö sau: *Ñieàu khieån caàn laéc: Ñieàu khieån caàn laéc coù taùc duïng ñoùng môû van khí neùn ñeå cô caáu laéc hoaït ñoäng laøm cho Ñoäng cô rung maùng rung phaúng Ñoùng cöûa maùng rung phaúng maùng rung xoaén Môû cöûa ñoå phoâi Xích taûi Ñieàu chænh cöûa ñoå phoâi Caûm bieán phoâi treân maùng phaúng caáp thoâ Caûm bieán phoâi treân maùng phaúng caáp tinh Caûm bieán khoái löôïng treân caân Maøn hình Phieám nhaäp döõ lieäu Cô caáu chia phoâi Boä ñieàu khieånBaûng ñieàu khieån Cô caáu caàn laéc Caûm bieán vò trí caàn laéc Caûm bieán phoâi treân maùng chuyeån tieáp Caûm bieán ôû cô caáu chia phoâi Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 244 phoâi ñoå xuoáng maùng rung chuyeån tieáp, khi maùng rung chuyeån tieáp rung maø khoâng coù phoâi. *Maùng rung chuyeån tieáp : Ñieàu khieån maùng rung phaúng chuyeån tieáp hoaït ñoäng ñeå caáp phoâi cho maùng rung phaúng caáp thoâ vaø maùng rung xoaén caáp tinh khi hai maùng naøy heát phoâi. *Ñieàu khieån cô caáu chia phoâi maùng rung phaúng vaø vaø maùng rung xoaén : Ñieàu khieån cô caáu chia phoâi ñeå chia phoâi cho maùng phaúng vaø maùng xoaén khi: ¾ Maùng rung phaúng hay maùng rung xoaén ñang hoaït ñoäng maø heát phoâi thì cô caáu seõ chia cho maùng heát. ¾ Moät maùng ñang hoaït ñoäng nhöng coøn phoâi coøn maùng kia heát phoâi cô caáu seõ ñoå phoâi cho maùng heát. *Ñieàu khieån maùng rung phaúng vaø ñoùng cöûa maùng rung phaúng: Ñieàu khieån maùng rung phaúng ñeå caáp thoâ cho caân. Trong ñoù, maùng rung phaúng chaïy ôû hai caáp ñoä : Caáp ñoä 1 ñöôïc kích vôùi doøng ñieän lôùn vaø caáp ñoä 2 ñöôïc caáp vôùi doøng ñieän nhoû hôn. Vaø ñoùng cöûa maùng rung phaúng khi giai ñoaïn caáp thoâ keát thuùc. *Ñieàu khieån maùng rung xoaén : Ñieàu khieån maùng rung xoaén ñeå caáp tinh cho caân. Trong ñoù, maùng rung xoaén chaïy ôû ba caáp ñoä, caùc caáp ñoä ñöôïc kích vôùi doøng ñieän khaùc nhau thay ñoåi töø lôùn ñeán nhoû. *Caûm bieán khoái löôïng vaø ñoå phoâi : Phaàn naøy ño khoái löôïng ôû caân vaø xuaát tín hieäu ño ñöôïc cho boä ñieàu khieån ñeå ñieàu khieån caùc cô caáu töông öùng vôùi caùc tín hieäu nhaän ñöôïc. Khi ñuû khoái löôïng ñaõ yeâu caàu thì ñieàu khieån ñeå ñoå phoâi. *Caùc cô caáu ñieàu khieån tröïc tieáp khoâng qua boä ñieàu khieån : Caùc cô caáu ñieàu khieån tröïc tieáp goàm : Xích taûi, cöûa thuøng chöùa phoâi, cô caáu baùnh ñaù. Xích taûi ñöôïc môû trong suoát quaù trình maùy hoaït ñoäng neân khoâng caàn qua boä ñieàu khieån maø ñöôïc baät tröïc tieáp töø coâng taéc treân baûng ñieän. Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 245 Cöûa thuøng chöùa phoâi ñöôïc thay ñoåi lôùn hay nhoû tuøy vaøo loaïi buloâng-vit ñai oác caàn ñònh löôïng. 5.4.3.3 Sô ñoà nguyeân lyù Hình 5.4 : Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maùy 1.Ñoäng cô ñieàu chænh cöûa ñoå phoâi. 2.Ñoäng cô keùo xích taûi. 3.Caûm bieán treân cô caáu chia phoâi. 4.Xylanh quay. 5.Van khí neùn cuûa cô caáu chia phoâi. 6.Caûm bieán treân maùng xoaén. 7.Nam chaâm ñieän treân maùng rung xoaén. 8.Nam chaâm môû cöûa ñoå phoâi. 9.Caûm bieán khoái löôïng . 10.Nam chaâm ñieän treân maùng rung phaúng. 11.Caûm bieán treân maùng rung phaúng. 12.Caûm bieán treân maùng rung phaúng. 13.Ñoäng cô rung. 14.Van khí neùn cuûa cô caáu caàn laéc. 15.Caûm bieán treân xylanh keùo caàn laéc. 16.Boä ñieàu khieån. Caùc caûm bieán ñaët ôû cô caáu caàn laéc cho bieát vò trí cuûa caàn laéc ñeå boä ñieàu khieån kích van Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 246 khí neùn laøm cho piston keùo hay ñaåy caàn laéc. Caùc caûm bieán ñaët ôû maùng rung chuyeån tieáp nhaän bieát coù coøn phoâi treân maùng hay khoâng ñeå baùo veà boä ñieàu khieån cho caàn laéc hoaït ñoäng. Caûm bieán ñaët ôû maùng rung phaúng caáp thoâ vaø maùng rung xoaén caáp tinh nhaän bieát coù phoâi treân maùng hay khoâng ñeå kích maùng rung chuyeån tieáp hoaït ñoäng. Ñoàng thôøi caùc caûm bieán naøy keát hôïp vôùi caùc caûm bieán ôû cô caáu chia phoâi ñeå chia phoâi cho maùng rung phaúng vaø maùng rung xoaén. Caûm bieán khoái löôïng baùo caùc tín hieäu ño ñöôïc veà boä ñieàu khieån thoâng qua boä bieán ñoåi A/D ñeå ñieàu khieån caùc cô caáu nhö: Maùng rung phaúng, maùng rung xoaén, ñoùng cöûa maùng rung phaúng, môû cöûa ñoå phoâi. Ngoaøi ra, coøn ñieàu khieån tröïc tieáp caùc cô caáu nhö: ñieàu chænh cöûa cuûa thuøng chöùa phoâi, xích taûi, cô caáu baùnh ñaù. 5.5 THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG ÑIEÄN 5.5.1 Cô caáu caàn laéc vaø maùng rung chuyeån tieáp Yeâu caàu kó thuaät: ¾ Coù keát caáu ñôn giaûn. ¾ Khoâng bò nhieãu bôûi töø tröôøng. ¾ Thôøi gian ñaùp öùng nhanh. ¾ Hoaït ñoäng trong moâi tröôøng nhieät ñoä 100 ñeán 450. Hình 5.5 : Sô ñoà ñieàu khieån cô caáu caàn laéc vaø maùng rung chuyeån tieáp 5.5.1.1 Löïa choïn caùc caûm bieán Döïa vaøo caùc yeâu caàu treân ta choïn caûm bieán taïi cô caáu caàn laéc laø caûm bieán töø (Magnetic sensors) hay coøn goïi laø coâng taéc reed. Caûm bieán töø coù ñaëc ñieåm sau : Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 247 ¾ Laép raép raát ñôn giaûn : Laép treân xylanh cuûa caàn laéc. ¾ Nguoàn cung caáp 24 VDC phuø hôïp vôùi tín hieäu vaøo cuûa PLC. Caûm bieán thöôøng môû töø coù kí hieäu BMF 21K-PS-C-2-S49 cuûa haõng BALLUFF coù caùc thoâng soá kó thuaät nhö sau: ¾ Chieàu daøi töø tröôøng danh ñònh: 1,2 (kA/m) ( 1 kA/m = 1,26 mili tesla). ¾ Chieàu daøi töø tröôøng hoaït ñoäng: ≥ 2 (kA/m). ¾ Tính treã: ≤ 45% cuûa chieàu daøi töø tröôøng danh nghóa. ¾ Phaïm vi nhieät ñoä: -200 ñeán +700. ¾ Hieäu ñieän theá nguoàn: 10 … 30 VDC. ¾ Coù ñoä gôïn soùng: ≤ 15%. ¾ Doøng ñieän coù theå chòu ñöôïc:≤ 200 (mA). ¾ Baûo veä heä thoáng ngaén maïch: Coù. ¾ Suït aùp: ≤ 2,5 (V). ¾ Thôøi gian ñaùp öùng: ≤ 0,5 (ms). ¾ Vaät lieäu voû: PBTP. ¾ Khoái löôïng: 6 (g) Caùch noái daây hình 5.6 Hình 5.6: Caùch noái daây Do buloâng-vít-ñai oác coù daïng phoâi rôøi neân ñeå nhaän bieát phoâi ta duøng caûm bieán tieáp caän. Ta choïn caûm bieán tieáp caän ñieän dung vì caùc lyù do sau : ¾ Caûm bieán ñöôïc gaén treân ñaùy maùng rung chuyeån tieáp neân khi duøng caûm bieán tieáp caän ñieän quang seõ bò môø beà maët. ¾ Caûm bieán naèm trong vuøng töø truôøng neân khoâng theå duøng caûm bieán tieáp caän ñieän caûm vì nhö theá deã bò nhieãu. Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 248 Caûm bieán tieáp caän ñieän dung coù soá hieäu BCS-018-PS-Y3 loaïi thöôøng môû coù thoâng soá kó thuaät sau : ¾ Khoaûng caùch caûm bieán: 10 (mm). ¾ Khoaûng caùch hoaït ñoäng: 0 … 8 (mm). ¾ Taàn soá ñoùng môû lôùn nhaát: 250 (Hz). ¾ Hieäu ñieän theá cung caáp: 10 … 30 (VDC). ¾ Ñoä nhaáp nhoâ cuûa hieäu ñieän theá cung caáp: ≤ 10%. ¾ Doøng coù theå chòu ñöôïc: ≤ 200 (mA). ¾ Baûo veä khi ngaén maïch: Coù. ¾ Hieån thò: LED. ¾ Phaïm vi nhieät ñoä: -300 ñeán +1000 C. ¾ Sai leäch do aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä: ± 20% khoaûng caùch caûm bieán. ¾ Doøng tieâu thuï: ≤ 8 (mA). ¾ Vaät lieäu voû: Crastin. ¾ Soá hieäu cuûa daây daãn: AWG22. 5.5.1.2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng Nguyeân lyù cuûa cô caáu rung caàn laéc vaø maùng rung chuyeån tieáp laøm vieäc nhö sau: Khi caûm bieán treân maùng rung phaúng vaø maùng rung xoaén baùo khoâng coù phoâi thì maùng rung chuyeån tieáp seõ rung. Khi maùng rung chuyeån tieáp tieáp ñang rung maø caûm bieán baùo khoâng coù phoâi thì cô caáu caàn laéc seõ hoaït ñoäng cho ñeán khi caûm bieán baùo ñaõ coù phoâi. Caàn laéc hoaït ñoäng: Neáu caûm bieán ñaët phía treân xylanh baùo coù thì boä ñieàu khieån kích solenoid khí neùn ñeå keùo caàn laéc ñi xuoáng. Neáu caûm bieán ñaët phía döôùi xylanh baùo coù thì ngöng kích solenoid ñeå ñaåy caàn laéc ñi leân. Vaø nhöõng hoaït ñoäng naøy laäp laïi cho ñeán khi coù phoâi treân maùng chuyeån tieáp. 5.5.2 Cô caáu chia phoâi, maùng rung phaúng vaø maùng rung xoaén 5.5.2.1 Yeâu caàu kó thuaät Heä thoáng khi laøm vieäc trong coâng nghieäp caàn coù caùc yeâu caàu: ¾ Heä thoáng coù keát caáu ñôn giaûn reû tieàn. ¾ Thôøi gian ñaùp öùng nhanh. Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 249 ¾ Khoâng bò nhieãu bôûi töø tröôøng. ¾ Nguoàn caáp ñieän 24 VDC coù doøng nhoû. ¾ Ñaùp öùng ñöôïc vieäc caáp phoâi cho maùng phaúng vaø maùng xoaén. ¾ Khoâng bò aûnh höôûng bôûi nhieät ñoä. 5.5.2.2 Sô ñoà ñieàu khieån Hình 5.7 : Sô ñoà ñieàu khieån cuûa cô caáu chia phoâi maùng rung phaúng vaø xoaén 5.5.2.3 Löïa choïn caùc caûm bieán ÔÛ cô caáu chia phoâi ta choïn coâng taéc haønh trình coù soá hieäu BSE-69 cuûa haõng BALLUFF coù caùc thoâng soá kó thuaät sau: *Caáu truùc: ¾ Vaät lieäu voû: Thermoplastic. ¾ Vaät lieäu coâng taéc: Fine silver. ¾ Loaïi coâng taéc thöôøng môû. *Thoâng soá veà cô khí: ¾ Löïc taùc ñoäng leân choát: Max.1,45 (N). Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 250 ¾ Löïc ruùt veà: Min.0,5 (N). ¾ Thôøi gian baät leân: ≤ 2 (ms). ¾ Thôøi gian thay ñoåi traïng thaùi: 10 (ms). ¾ Taàn soá ñoùng môû: Max 200 laàn trong 1 phuùt. ¾ Tín laäp laïi: ± 0,02 (mm). ¾ Phaïm vi nhieät ñoä: -200 ñeán +850C. *Thoâng soá veà ñieän: ¾ Caùch ñieän: Nhoùm C. ¾ Cöôøng ñoä doøng ñieän ñi qua khi ñieän aùp laø 24 VDC: 5A. ¾ Töông töï nhö treân, ôû cô caáu maùng phaúng vaø maùng xoaén ta choïn loaïi caûm bieán ñieän dung coù soá hieäu: BCS-018-PS-Y3. 5.5.2.4 Nguyeân lyù hoaït ñoäng Khi caûm bieán treân maùng phaúng vaø maùng xoaén baùo khoâng coù phoâi thì boä ñieàu khieån kích maùng rung chuyeån tieáp hoaït ñoäng. Nguyeân taéc chung ñeå ñieàu khieån laø maùng naøo heát phoâi thì cô caáu chia phoâi seõ caáp phoâi cho maùng ñoù. Neáu hai maùng cuøng heát thì öu tieân cho maùng ñang hoaït ñoäng. 5.5.3 Caûm bieán khoái löôïng 5.5.3.1 Ñoä phaân giaûi Ñoä phaân giaûi döïa vaøo ñoä chính xaùc cuûa maùy. Ñoä sai soá cuûa maùy laø 1% vôùi khoái löôïng moät meû caân trung bình laø 3 (kg). Vaäy khoái löôïng sai soá laø 0,3 (g). Do ñoù, ñoä phaân giaûi ta choïn laø 0,1 (g). Soá digit ñeå caân ñöôïc 3 (kg) laø: n = 1,0 3000 =30000 (digit) Soá bit toái thieåu boä A/D phaûi coù laø: 15 (bit) = 32768 (digit) 5.5.3.2 Thôøi gian ñaùp öùng Thôøi gian bieán ñoåi aûnh höôûng raát lôùn ñeán ñoä chính xaùc cuûa maùy. Neáu thôøi gian bieán ñoåi chaäm seõ khoâng kòp taùc ñoäng döøng cô caáu khi ñuû khoái löôïng khoái löôïng yeâu caàu do ñoù Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 251 khoái löôïng caân seõ bò sai. Do ñoù thôøi gian bieán ñoåi phaûi nhoû hôn thôøi gian rôi cuûa phoâi xuoáng caân ôû maùng rung xoaén. Cho quaõng ñöôøng ngaén nhaát cuûa phoâi rôi töø maùng xoaén xuoáng caân laø: l = 50 (mm) = 0,05 (m). Thì thôøi gian rôi laø: t = a S.2 (giaû söû khoâng coù vaän toác ñaàu) a: Gia toác troïng tröôøng. a = g = 9,81 (m/s2). t: Thôøi gian rôi (s). ⇒ t = 81,9 05,0.2 = 0,1 (s) = 100 (ms). Vaäy thôøi gian ñaùp öùng t < 100 (ms). *Caûm bieán khoái löôïng Töø caùc phaân tích treân vaø qua tham khaûo saûn phaåm cuûa moät soá haõng HBM, OMEGA, AG & Co ta choïn caûm bieán ñoä caêng cuûa haõng HBM coù caùc thoâng soá kó thuaät nhö sau : ¾ Kí hieäu: SP4 – 10 Kg 10500. ¾ Soá serial: 907819. ¾ Loaïi chính xaùc: Caáp chính xaùc 3. ¾ Vaät lieäu: Aluminum 2024. ¾ Ñieän theá xuaát : 2 (mV/V). ¾ Caân baèng taïi zero: ±5%. ¾ Phaïm vi nhieät ñoä cho pheùp: -100 … 400. ¾ Ñoä khoâng tuyeán tính vaø tính treã: 0,03%. ¾ Tính khoâng laëp laïi: 0,01%. ¾ Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä: Möùc xuaát tín hieäu ôû 550: 0,08%. ¾ Caân baèng taïi zero: 0,15%. 5.6 CHÖÔNG TRÌNH ÑIEÀU KHIEÅN 5.6.1 Sô ñoà ñieàu khieån chung Quaù trình ñieàu khieån ñöôïc thöïc hieän nhö sau ( Hình 5.8): Vít töø heä thoáng bao (Hoaëc töø coâng ñoaïn cuoái cuûa quaù trình gia coâng) ñöôïc caáp vaøo pheãu rung, qua cô caáu maùng chöùa phoâi phaúng ñeå caáp thoâ vaøo caân, sau ñoù qua boä chuyeån ñoåi A/D göûi tín hieäu ñeán boä ñieàu khieån PLC, maët khaùc PLC sau khi nhaän tín hieäu töø caân thì quaù trình ñònh löôïng tinh seõ Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 252 thöïc hieän cho ñeán khi ñaït khoái löôïng mong muoán vôùi sai soá cho pheùp. Cuoái cuøng keát quaû cuûa quaù trình coù theå ñöôïc theå hieän treân maøn hình GOT 930. Hình 5.8 : Caùc boä phaän cô baûn ñieàu khieån cuûa caân Sô ñoà noái keát maïch ñoäng löïc cuûa toaøn heä thoáng (Hình 5.9) Hình 5.9: Sô ñoà noái keát maïch ñoäng löïc 5.6.2 Boä chuyeån ñoåi A/D 5.6.2.1 Nguyeân lyù cuûa caùc boä bieán ñoåi A/D Trong kyõ thuaät ño löôøng, khi söû duïng caùc duïng cuï ñöôïc chæ soá hay tín hieäu ño vaøo maùy tính, ta caàn phaûi coù söï bieán ñoåi cuûa tín hieäu ño analog thaønh caùc soá tæ leä vôùi noù. Thieát bò thöïc hieän nhieäm vuï ñoù laø maïch chuyeån ñoåi töông töï soá. Coù theå keå ra ba phöông phaùp thöïc hieän khaùc nhau veà nguyeân taéc. Maøn hình GOT 930 Boä ñieàu khieån PLC Maïch coâng suaát Pheãu caáp phoâi rung Maùng chöùa phoâi Caûm bieán löïc. Boä chuyeån ñoåi A/D Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 253 *Phöông phaùp song song : Ñieän aùp vaøo ñoàng thôøi so saùnh vôùi n ñieän aùp chuaån vaø xaùc ñònh chính xaùc xem noù ñang naèm ôû giöõa hai möùc naøo. Keát quaû ta coù moät baäc cuûa tín hieäu xaáp xæ. Phöông phaùp naøy coù giaù thaønh cao bôûi vì moãi moät soá ta phaûi coù moät boä so saùnh. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø nhanh. *Phöông phaùp troïng soá : Vieäc so saùnh dieãn ra töøng bit cho töøng soá nhò phaân. Caùch so saùnh nhö sau: Thoaït tieân ta xaùc ñònh xem ñieän aùp vaøo coù vöôït ñieän aùp chuaån cuûa bit giaø hay khoâng. Neáu coù vöôït keát quaû coù giaù trò laø “1” vaø laáy ñieän aùp vaøo tröø ñi ñieän aùp chia. Phaàn dö ñem so saùnh vôùi caùc bit treû laân caän. Roõ raøng coù bao nhieâu bit trong soá nhò phaân thì caàn laáy baáy nhieâu böôùc so saùnh vaø baáy nhieâu ñieän aùp chuaån. *Phöông phaùp soá. Phöông phaùp ñôn giaûn nhaát laø phöông phaùp soá. Ôû tröôøng hôïp naøy, ta keå ñeán soá löôïng caùc toång soá ñieän aùp chuaån cuûa caùc bit treû duøng ñeå dieãn ñaït ñieän aùp vaøo. Neáu soá löôïng cöïc ñaïi duøng ñeå moâ taû baèng n thì do ñoù cuõng caàn toái ña n böôùc ñeå nhaän ñöôïc keát quaû. Phöông phaùp naøy reû tieàn nhöng chaäm. 5.6.2.2 Yeâu caàu kó thuaät cuûa boä A/D *Ñaëc tính tónh : Ñaëc tính tónh xaùc ñònh ñoä chính xaùc cuûa boä bieán ñoåi trong ñieàu kieän caùc thoâng soá ño töông ñoái khoâng thay ñoåi hoaëc thay ñoåi chaäm. *Ñaëc tính ñoäng : Moâ taû söï bieán ñoåi khi bieán soá thay ñoåi nhanh. Haàu heát caùc boä bieán ñoåi khoâng cho ñaùp öùng töùc thôøi. Boä bieán ñoåi caàn coù thôøi gian ñeå cho moät tín hieäu ra toaøn boä. Khoaûng thôøi gian naøy phaûi naèm trong khoaûng cho pheùp. Sau khi phaân tích döïa vaøo yeâu caàu cuûa heä thoáng yeâu caàu ñoä chính xaùc vaø naêng suaát yeâu caàu cao, cuõng nhö ñeå phuø hôïp vôùi vieäc thay ñoåi loaïi saûn phaåm chuùng toâi choïn loaïi A/D cuûa haõng Mitsubishi FX-4AD *Boä bieán ñoåi A/D cuûa haõng Mitsubishi FX-4AD: Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 254 Caùc thoâng soá kyõ thuaät veà nguoàn caáp ñieän: Chæ tieâu Ñaëc tính Maïch tín hieäu lieân tuïc 24V DC ± 10%, 90mA (nguoàn laáy töø PLC) Maïch tín hieäu soá 5V DC, 30mA (nguoàn laáy töø PLC) Ñaëc tính laøm vieäc cuûa boä A/D: Ngoõ vaøo ñieän aùp Ngoõ vaøo doøng Chæ tieâu Hoaëc ngoõ vaøo ñieän aùp hoaëc ngoõ vaøo doøng ñieän coù theå ñöôïc choïn baèng söï choïn löïa ñaàu noái ngoõ vaøo. Leân ñeán 4 ngoõ vaøo coù theå duøng cuøng luùc. Khoaûng xaùc ñònh tín hieäu lieân tuïc ngoõ vaøo -10V ñeán +10V DC (ñieän trôû ngoõ vaøo: 200kΩ). Caån thaän: moâ-ñun naøy coù theå bò hö khi ngoõ vaøo vöôït quaù giôùi haïn +/-15V. -20mA ñeán +20mA (ñieän trôû ngoõ vaøo: 250Ω). Caån thaän: moâ-ñun naøy coù theå bò hö khi ngoõ vaøo vöôït quaù giôùi haïn +/- 32mA. Ngoõ ra tín hieäu soá Chuyeån ñoåi 12 bit ñöôïc löu trong 16 bit daïng soá buø 2 Giaù trò toái ña: +2047 Giaù trò toái thieåu: -2048 Ñoä phaân giaûi 5mV (khoaûng chia maëc ñònh 1/2000 treân 10V) 20µA (khoaûng chia maëc ñònh 1/1000 treân 20mA) Toång ñoä chính xaùc ± 1% (ñoái vôùi khoaûng –10 ñeán +10V) ±1% (ñoái vôùi khoaûng –20mA ñeán +20mA) Toác ñoä chuyeån ñoåi 15ms/keânh (toác ñoä thöôøng), 6ms/keânh (toác ñoä cao) 5.6.3 Caùc ñòa chæ noái keát vôùi PLC Sau khi phaân tích vôùi chöùc naêng cuûa vieäc ñònh löôïng vít chuùng toâi ñaõ choïn loaïi PLC FX-2N cuûa haõng Mitsibishi, vieäc noái daây vôùi ñaàu vaøo vaø ra theå hieän treân hình 5.10 Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 255 Hình5.10 : Boä chuyeån ñoåi A/D FX-4AD vaø PLC FX-2N 5.6.3.1 Ñaàu vaøo ¾ -X0, X1 : Coâng taéc haønh trình ñaët ôû xylanh keùo caàn laéc. ¾ -X2, X3 : Caûm bieán ñieän dung ñaët ôû maùng rung chuyeån tieáp. ¾ -X4, X5 : Coâng taéc haønh trình ôû cô caáu chia phoâi. ¾ -X6 : Caûm bieán ñieän dung ñaët ôû maùng rung phaúng. ¾ -X7 : Caûm bieán ñieän dung ñaët ôû maùng rung xoaén. ¾ -X10 : Chaïy cheá ñoä tay. ¾ -X11 : Chaïy cheá ñoä töï ñoäng. ¾ -X12 : Baét ñaàu chaïy. ¾ -X13 : Ngöøng maùy laïi. ¾ -X14 : Reset maùy. ¾ -X15 : Reset caân. ¾ -X16 : Ñoå phoâi. Ngoaøi nhöõng ñaàu vaøo PLC coøn coù nhöõng coâng taéc maéc ngoaøi nhö : Coâng taéc nguoàn, môû cô caáu baùnh ñaù, taét cô caáu baùnh ñaù, môû baêng taûi, taét baêng taûi, cöûa thuøng chöùa phoâi ñi xuoáng, cöûa thuøng chöùa phoâi ñi leân. 5.6.3.2 Ñaàu ra ¾ -Y0 : Kích van khí neùn keùo caàn laéc. ¾ -Y1 : Chaïy ñoäng cô taïo rung cuûa maùng rung chuyeån tieáp. ¾ -Y2 : Kích van khí neùn cuûa xylanh quay cuûa cô caáu chia phoâi. Boä bieán ñoåi A/D Boä ñieàu khieån Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 256 ¾ -Y3 : Kích nam chaâm ñieän cuûa maùng rung phaúng chaïy caáp A 1. ¾ -Y4 : Kích nam chaâm ñieän cuûa maùng rung phaúng chaïy caáp A 2. ¾ -Y5 : Kích van khí neùn ñoùng cöûa maùng rung phaúng. ¾ -Y6 : Kích nam chaâm ñieän cuûa maùng rung xoaén chaïy caáp A 3. ¾ -Y11 : Kích nam chaâm ñieän môû cöûa ñoå phoâi. Chuù yù :Caùc ñaàu ra Y1 , Y3 , Y4 , Y6 , Y7 , Y10 , Y11 ñeàu qua rôle. 5.6.3.3 Löïa choïn caùc thanh ghi D200 : Nhaäp vaøo khoái löôïng yeâu caàu. D202 : Nhaäp vaøo soá Buloâng-vit-ñai oác. D204 : Nhaäp khoái löôïng moät con Buloâng-vit-ñai oác. D206 : Nhaäp A%. D208 : Nhaäp B%. D210 : Nhaäp C%. D212 : Nhaäp D%. D214 : Nhaäp E%. Khoái löôïng tính töø A% : D216 = D200.D206 = ? D218= D216 :100 = ? Khoái löôïng tính töø B% D220= D200.D208 = ? D222 = D220 : 100 = ? Khoái löôïng tính töø C% D224 = D200.D210 = ? D226 = D224 : 100 = ? Khoái löôïng tính töø D% D228 = D200.D212= ? D230 = D200 : 100 = ? Khoái löôïng tính töø E% D232 = D200.D214 = ? Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 257 D234 = D200 : 100 = ? Khoái löôïng thöïc: D300 Soá buloâng dö: D238 Khoái löôïng dö: D236 5.6.4 Maøn hình got 930 Maøn hình HMI GOT 930 cuûa haõng MITSUBISHI coù khaû naêng giao tieáp qua maïng baèng chuaån RS422/485 vaø giao tieáp vôùi maùy tính vaø PLC qua chaån RS 232. Hình 5.11: Sô ñoà lieân keát giöõa maøn hình ,maùy tính vaø PLC Khaû naêng xöû lí soá thöïc maïnh, choáng nhieãu toát phuø hôïp vôùi moâi tröôøng coâng nghieäp. Maøn hình laäp trình HMI GOT 930 cho pheùp laäp thaønh nhieàu trang vôùi nhieàu tính naêng hoïat ñoäng khaùc nhau vaø noái keát vôùi boä ñieàu khieån PLC FX-2N. Maøn hình coù caáu truùc daïng tinh theå loûng, noù cho pheùp ngöôøi söû duïng coù theå thay ñoåi chöông trình moät caùch deã daøng treân maøn hình. Caùc chöùc naêng döôïc theå hieän hình: ¾ A 1: Cheá ñoä caân thoâ taïi maùng phaúng. ¾ A 2: Cheá ñoä caân baùn tinh taïi maùng xoaén. ¾ A 3: Cheá ñoä caân tinh taïi maùng xoaén. ¾ P/UNIT: Troïng löôïng moät chi tieát buloâng caàn caân. ¾ Q: Soá löôïng buloâng caàn caân. Giao dieän treân maøn hình GOT 930 ( Hình 5.12) Caùc phím chính treân giao dieän ñieàu khieån: Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 258 RUN STOP RESE T AUT O MANUA L STAR T STOP RESE T AUT O MANUA L OPEN GATE P/UNIT : A 1 % : A 2 % : A 3 % : Q : 100 % 0 % Hình 5.12: Moâ taû caùc phím chöùc naêng cuûa maøn hình GOT 30 Maøn hình vaø maët ngoaøi tuû khieån theå hình 5.13 Hình 5.13: Tuû ñieàu khieån cuûa heä thoáng ñònh löôïng vít Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 259 5.6.5. Chöông trình ñieàu khieån 5.6.5.1 Löu ñoà ñieàu khieån Hình 5.14: Löu ñoà ñieàu khieån 5.6.5.2 Chöông trình ñieàu khieån Chöông trình ñieàu khieån theå hieän treân hình 5.15 Döøng maùng rung xoaén, ñònh thì Môû cöûa maùng phaúng Sau thôøi gian ñònh thì Sau thôøi gian ñònh thì Môû cöûa ñoå phoâi, ñònh thì 7 6 5 Khoái löôïng treân caân baèng B% Khoái löôïng treân caân baèng E% Khoái löôïng treân caân baèng D% Khoái löôïng treân caân baèng C% Döøng maùng phaúng, ñoùng cöûa maùng phaúng Maùng xoaén rung caáp 5 Maùng xoaén rung caáp 43 4 2 Maùng xoaén rung caáp 3 Khoái löôïng treân caân baèng A% Maùng phaúng rung caáp 2 Maùng phaúng rung caáp 1 Baám nuùt baét ñaàu chaïy, baät sang chaïy töï ñoäng, reset caân 1 0 Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 260 Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 261 Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 5: Caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít 262 Hình 5.16: Chöông trình ñieàu khieån 5.7. THÖÏC NGHIEÄM. Sau khi tieán haønh caûi tieán heä thoáng chuùng toâi ñaõ tieán haønh thí nghieäm keát quaû vôùi nhieàu loaït thí nghieäm treân heä thoáng cuõ vaø môùi. Heä thoáng coù keát quaû nhö sau: Stt Q(soá bulong) Thôøi gian max (treân heä thoáng cuõ) maùy tính Thôøi gian min (treân heä thoáng cuõ) maùy tính Thôøi gian max (treân heä thoáng môùiõ) PLC Thôøi gian min (treân heä thoáng môùi PLC 1 200 30 s 10 s 22s 5s 2 300 40 s 25 s 35 s 15s 3 400 50 s 30 s 45 s 27 s 4 500 60 s 35 s 53 s 30 s 5.8 KEÁT LUAÄN Sau caûi tieán heä thoáng baèng caùch laép theâm caûm bieán ñeå giaùm saùt quaù trình chính xaùc hôn vaø thay heä thoáng ñieàu khieån duøng PLC thuaän lôïi cho quaù trình söû duïng trong coâng nghieäp .Heä thoáng ñaõ daït ñöôïc ñoä chính xaùc vaø naêng xuaát theo yeâu caàu . Ñoä chính xaùc cuûa maùy ñaõ ñöôïc Trung taâm tieâu chuaån chaát löôïng ño löôøng chaát löôïng II ñaùnh giaù (Xem phuï luïc), keát quaû thoûa maõn chæ tieâu kyõ thuaät ñaõ ñaêng kyù . Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 263 KEÁT LUAÄN Sau thôøi gian nghieân cöùu vaø thöïc hieän ñeà taøi chuùng toâi ñaõ ñaït ñöôïc nhöõng keát quaû sau ñaây: 1.Cheá taïo boä ñieàu khieån thoâng minh cho maùy phay CNC bao goàm: a/ Heä thoáng maùy phay CNC bao goàm caùc boä phaän chính nhö: ¾ Phaàn meàm ñieàu khieån maùy phay CNC. ¾ Duïng cuï ño löïc ba thaønh phaàn döïa treân nguyeân taéc Strain gauge. Heä thoáng naøy hoïat ñoäng gioáng nhö moät maùy phay truyeàn thoáng nhöng coù hieån thò theâm thoâng soá veà löïc caét. b/ Boä ñieàu khieån thoâng minh ñöôïc thöïc hieän theo hai höôùng sau: ¾ Phaàn meàm ñieàu khieån thích nghi quaù trình phay döïa treân tín hieäu löïc caét trong quaù trình gia coâng. ¾ Phaàn meàm ñieàu khieån duøng maïng neural cho quaù trình phay. Caùc phaàn meàm naøy coù theå ñöôïc tích hôïp vôùi heä thoáng maùy phay CNC noùi treân taïo thaønh moät heä thoáng gia coâng thoâng minh. Moãi phaàn meàm coù theå hoaït ñoäng moät caùch ñoäc laäp. c/ Tuy nhieân muoán aùp duïng boä ñieàu khieån thoâng minh vaøo saûn xuaát thì giaù thaønh cuûa boä ñieàu khieån cao vì phaûi ñaàu tö cho duïng cuï ño löïc. Cho neân ñeå giaûm giaù thaønh cuûa boä ñieàu khieån thoâng minh, chuùng toâi döïa vaøo caùc keát quaû ñaït ñöôïc thieát keá vaø cheá taïo boä ñieàu khieån môùi hoaøn toaøn ñoäc laäp, coù khaû naêng tích hôïp vôùi caùc maùy phay CNC truyeàn thoáng . d/ Tieán haønh gia coâng treân caùc maãu coù vaät lieäu vaø hình daùng khaùc nhau treân maùy CNC coù ñieàu khieån truyeàn thoáng vaø ñieàu khieån thích nghi, ñieàu khieån duøng maïng neural ñeå ñaùnh giaù keát quaû nghieân cöùu . 2.Thieát keá vaø cheá taïo boä ñieàu khieån coù caáu truùc môû: ¾ Vieäc môûõ ôû ñaây theå hieän ôû choã chuùng ta coù theå noái keát caùc tín hieäu giaùm saùt quaù trình gia coâng vôùi phaàn meàm ñieàu khieån moät caùch deã daøng. ¾ Maùy sau khi cheá taïo xong coù theå gia coâng caùc saûn phaåm vôùi vaät lieäu laø nhoân , ñoàng vaø nhöïa . Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 264 ¾ Vôùi phöông phaùp thieát keá cuûa keát quaû nghieân cöùu khaúng ñònh raèng chuùng ta hoaøn toaøn coù theå thieát keá vaø cheá taïo maùy CNC vôùi boä ñieàu khieån caáu truùc môû(CTM). Maùy CNC CTM Chuùng toâi cheá taïo hoaøn toaøn coù theå phuïc vuï ñaøo taïo cuõng nhö trong nghieân cöùu trong caùc tröôøng ñaïi hoïc, cao ñaúng hoaëc caùc tröôøng coâng nhaân kyõ thuaät. 3. Thieát keá vaø cheá taïo Hexapod ¾ Thieát keá heä thoáng cô cuûa maùy. ¾ Nghieân cöùu ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Hexapod. ¾ Xaây döïng phaàn meàm moâ phoûng khoâng gian vaø quaù trình laøm vieäc cuûa cô caáu Hexapod. ¾ Xaây döïng phaàn meàm ñieàu khieån cho côù caáu Hexapod. ¾ Vôùi keát caáu thieát keá vaø cheá taïo maùy coù theå gia coâng ñöôïc vaät lieäu nhöïa. Vôùi caùc keát quaû nghieân cöùu naøy seõ giuùp cho caùc nhaø nghieân cöùu trieån khai cheá taïo Hexapod öùng duïng trong coâng nghieäp vaø caùc lónh vöïc khaùc. 4. Thieát keá vaø cheá taïo cuïm ñònh löôïng boán thaønh phaàn ¾ Sau khi thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu chænh ñaït ñöôïc ñoä chính xaùc 0,5% vaø naêng suaát vaøo 2,2 taán/h. ¾ Chöông trình maùy tính ñöôïc xaây döïng coù khaû naêng giao tieáp vôùi PLC qua coång truyeàn thoâng RS-232 nhaèm quan saùt vaø ñieàu khieån quaù trình ñònh löôïng, coù theå hoaït ñoäng theo hai cheá ñoä: Töï ñoäng vaø töøng böôùc theo töøng cuïm ñònh löôïng rieâng reõ. ¾ Heä thoáng söû duïng ñôn giaûn, thuaän lôïi, ñoä oån ñònh cao. 5.Thöïc hieän caûi tieán heä thoáng ñònh löôïng vít ¾ Heä thoáng ñònh löôïng vít sau khi caûi tieán ñaõ ñaït ñöôïc ñoä chính xaùc 1% vaø naêng suaát 750 kg/h . Caùc saûn phaåm treân sau khi cheá taïo ñaõ ñöôïc Trung taâm tieâu chuaån chaát löôïng ño löôøng chaát löôïng II ñaùnh giaù veà ñoä chính xaùc (Xem phuï luïc).Caùc keát quaû thoûa maõn nhöõng chæ tieâu kyõ thuaät ñaõ ñaêng kyù trong ñeà taøi. Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 265 Trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi chuùng toâi ñaõ höôùng daãn ñöôïc 4 luaän vaên cao hoïc vaø 40 luaän vaên toát nghieäp ñaïi hoïc theo höôùng nghieân cöùu cuûa ñeà taøi. 2 baøi baùo taïi hoäi nghò toaøn quoác laàn thöù 6 veà töï ñoäng hoùa,1 baøi baùo taïi hoäi thaûo quoác teá cuûa AUN/SEED veà Matetials & Manufacturing Technology taïi Indonesia thaùng 10/2003, 2 baøi baùo taïi hoäi nghò cô ñieän töû toaøn quoác laàn thöù 2. Do caùc saûn phaåm coù tính ñaëc thuø rieâng neân vieäc thöïc hieän nghieân cöùu vaø cheá taïo gaëp khoù khaên. Vieäc thöông maïi hoùa coøn chöa thöïc hieän ñöôïc, tuy nhieân vôùi khaû naêng ñaõ ñaït ñöôïc ( Vì caùc maùy haàu heát ñöôïc thieát keá gioáng vôùi ñieàu kieän saûn xuaát ) vieäc trieån khai trong saûn xuaát laø khaû thi . Tp.Hoà Chí Minh, ngaøy thaùng naêm 2006 Tp.Hoà Chí Minh 10/1/2006 Cô quan chuû trì Chuû nhieäm ñeà taøi KT HIEÄU TRÖÔÛNG PHOÙ HIEÄU TRÖÔÛNG TS.NGUYEÃN THANH SÔN TS.THAÙI THÒ THU HAØ Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 266 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Nacsa J, Intelligent Open CNC System Based on the Knowledge Server Concept, In:Digital Enterprise Challenges, Kluwer Academic Publisher, 2001, pp. 360-368. [2] Nacsa J, Haidegger G, Built-in Intelligent Control Applications of Open CNCs, In:Proc. Of the Second World Congress on Intelligent Manufacturing Processes and Systems, Budapest, Hungary, 1997 June 10-13., Springer, Ed. L. Monostori., pp. 388-392. [3] Nacsa J, Comparison of three different open architecture controllers, Proc. of IFAC MIM, Prague, 2-4 Aug. 2001, pp. 134-138. [4] Nacsa J, Kovács G.L., Haidegger G, Intelligent, Open Architecture Controller Using Knowledge Server, SPIE's Int. Symp. on Intelligent Systems and Advanced Manufacturing, 28-31 Oct. 2001, Newton, MA, USA, appeared on CD-ROM. [5] C.K.H Dharan, M.S. Won, Machining parameters for an intelligent machining system for composite laminates, Department of mechanical Engineering, University of California at Berkeley, Berkeley, 22 June 1999. [6] Alique, Angel et al., Neural Network – Based Model for the Prediction of Cutting Force in Milling Process: A progress Study on a Real case, Proceeding of the 2000 IEEE international Symposium on Intelligent Control, Jul. 17 – 19, 2000. [8] Traàn theá San , Cô sôû nghieân cöùu vaø saùng taïo robot, nhaø xuaát baûn thoáng keâ , 2002 [9] J. W.Dally, W.F. Riley, K. G. McConnell, Instrumentation For Engineering Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 267 Measurement, 2nd Edition, John Wiley &Sons, Ins.,USA [10] Lung-Wen Tsai, Robot analysis, John Wiley &Sons, Ins.,USA [11] Y. Kakino, H. Ohtsuka, H. Nakagawa and T. Hirogaki, NC Programming for Constant Cutting Force in Die Machining, Proc. of 2000 Int'l Conf. on Advanced Manufacturing Systems and Manufacturing Automation(AMSMA2000), Guangzhou, P.R. China, pp.471-475, June 2000. [12 ] A. Matsubara, S. Ibaraki, and Y. Kakino, General Scope of INC, Proc. of the VIVID-CNC Annual Meeting 2001, Nagoya, Japan, June 2001. [13] M. Fujishima, I. Nishiura, Y. Kakino and A. Matsubara, Integration of Adaptive Control Functions for Drilling in Intelligent Machine Tools, Proc. of the 6th International Conference on Automation Technology (AUTO 2000), Taipei, R.O.C. Taiwan, pp.531, May 2000 [13] Y. Kakino, H. Ohtsuka, H. Nakagawa and T. Hirogaki, NC Programming for Constant Cutting Force in Die Machining, Proc. of 2000 Int'l Conf. on Advanced Manufacturing Systems and Manufacturing Automation (AMSMA2000), Guangzhou, P.R. China, pp.471-475, June 2000. [14] Y. Kakino, Y. Yamaoka, A. Nagae, Y. Suzuki and T. Muraki, High Speed, High Productive Tapping by Intelligent Machine Tools, Proc. of 2000 Int'l Conf. on Advanced Manufacturing Systems and Manufacturing Automation (AMSMA2000), Guangzhou, P.R. China, pp. 145-149, June 2000. [15] A. Matsubara, Y. Kakino, T. Ogawa, H. Nakagawa and T. Sato, Monitoring of Cutting Forces in End-milling for Intelligent Machine Tools, Proc. of the 5th Int'l Conf. on Progress of Machining Technology (ICPMT), Beijing, P.R. China, pp. 615, 2000. [16] Y. Kakino, A.Schramm, H. Ohtsuka, H. Nakagawa and T. Hirogaki, Intelligent CAM System for Manufacturing of Hardened Steel Made Dies and Molds, Proc. of the 5th Int'l Conf. on Progress of Machining Technology (ICPMT), Beijing, P.R. China, 2000. [17] Hirotoshi Otsuka, Iwao Yamaji, Yoshiaki Kakino, Atsushi Matsubara, Tetsufumi Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 268 Ito, Yukitoshi Ihara, Advanced Feed Forward Control for Constant Cutting Forces in Die Machining, Proc. of 2002 JUSFA, vol. 1, pg. 445-451, July 2002. [18] Peklennik J, Geometrical Adaptive Control of Manufactoring Systems, Annuals of the CIRP, Vol. XVIII, pp. 265 – 272, 1970. [19] Ghasempoor A, Moore T.N. and Jeswiet, A Neural Network – Based Tool Wear Monitoring System, Le 16e Congris Canadien de Meùcanique Appliqueùe, Queùbec, Canada, 1 – 5 Juin, 1997. [20] Azouzi R. and Guillot M, On line Prectiction of Surface Finish and Dimensional Deviation in Turning using Neural Network based Sensor Fusion, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 37, No. 9, pp. 1201–1217, Sep. 1997. [21] Tsai Yu – Hsuan, Chen Joseph C. and Lou Shi – Jer, In – process surface recognition system based on neural networks in end milling cutting operations, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 39, No. 4, pp. 1201 – 1217, sep. 1997. [22] Werbos P.J, Backpropagation and Neuro – Control: A Review and Prospectus, IEEE, Piscataway, NJ, pp. 209 – 216, 1989. [23] Simon Haykin, Neural Networks A Comprehensive Foundation, Prentice Hall 1994. [24] Yoram Koren, Computer Control of Manufacturing Systems, Mc Graw-Hill International Editions 1983. [25] Arthur L. Foston, Carolena L.Smith, Tony Au, Fundamentationls of Computer Integrated Manufacturing, Prentice –hall International Editions. Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 267 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Nacsa J, Intelligent Open CNC System Based on the Knowledge Server Concept, In:Digital Enterprise Challenges, Kluwer Academic Publisher, 2001, pp. 360-368. [2] Nacsa J, Haidegger G, Built-in Intelligent Control Applications of Open CNCs, In:Proc. Of the Second World Congress on Intelligent Manufacturing Processes and Systems, Budapest, Hungary, 1997 June 10-13., Springer, Ed. L. Monostori., pp. 388-392. [3] Nacsa J, Comparison of three different open architecture controllers, Proc. of IFAC MIM, Prague, 2-4 Aug. 2001, pp. 134-138. [4] Nacsa J, Kovács G.L., Haidegger G, Intelligent, Open Architecture Controller Using Knowledge Server, SPIE's Int. Symp. on Intelligent Systems and Advanced Manufacturing, 28-31 Oct. 2001, Newton, MA, USA, appeared on CD-ROM. [5] C.K.H Dharan, M.S. Won, Machining parameters for an intelligent machining system for composite laminates, Department of mechanical Engineering, University of California at Berkeley, Berkeley, 22 June 1999. [6] Alique, Angel et al., Neural Network – Based Model for the Prediction of Cutting Force in Milling Process: A progress Study on a Real case, Proceeding of the 2000 IEEE international Symposium on Intelligent Control, Jul. 17 – 19, 2000. [8] Traàn theá San , Cô sôû nghieân cöùu vaø saùng taïo robot, nhaø xuaát baûn thoáng keâ , 2002 [9] J. W.Dally, W.F. Riley, K. G. McConnell, Instrumentation For Engineering Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 268 Measurement, 2nd Edition, John Wiley &Sons, Ins.,USA [10] Lung-Wen Tsai, Robot analysis, John Wiley &Sons, Ins.,USA [11] Y. Kakino, H. Ohtsuka, H. Nakagawa and T. Hirogaki, NC Programming for Constant Cutting Force in Die Machining, Proc. of 2000 Int'l Conf. on Advanced Manufacturing Systems and Manufacturing Automation(AMSMA2000), Guangzhou, P.R. China, pp.471-475, June 2000. [12 ] A. Matsubara, S. Ibaraki, and Y. Kakino, General Scope of INC, Proc. of the VIVID-CNC Annual Meeting 2001, Nagoya, Japan, June 2001. [13] M. Fujishima, I. Nishiura, Y. Kakino and A. Matsubara, Integration of Adaptive Control Functions for Drilling in Intelligent Machine Tools, Proc. of the 6th International Conference on Automation Technology (AUTO 2000), Taipei, R.O.C. Taiwan, pp.531, May 2000 [13] Y. Kakino, H. Ohtsuka, H. Nakagawa and T. Hirogaki, NC Programming for Constant Cutting Force in Die Machining, Proc. of 2000 Int'l Conf. on Advanced Manufacturing Systems and Manufacturing Automation (AMSMA2000), Guangzhou, P.R. China, pp.471-475, June 2000. [14] Y. Kakino, Y. Yamaoka, A. Nagae, Y. Suzuki and T. Muraki, High Speed, High Productive Tapping by Intelligent Machine Tools, Proc. of 2000 Int'l Conf. on Advanced Manufacturing Systems and Manufacturing Automation (AMSMA2000), Guangzhou, P.R. China, pp. 145-149, June 2000. [15] A. Matsubara, Y. Kakino, T. Ogawa, H. Nakagawa and T. Sato, Monitoring of Cutting Forces in End-milling for Intelligent Machine Tools, Proc. of the 5th Int'l Conf. on Progress of Machining Technology (ICPMT), Beijing, P.R. China, pp. 615, 2000. [16] Y. Kakino, A.Schramm, H. Ohtsuka, H. Nakagawa and T. Hirogaki, Intelligent CAM System for Manufacturing of Hardened Steel Made Dies and Molds, Proc. of the 5th Int'l Conf. on Progress of Machining Technology (ICPMT), Beijing, P.R. China, 2000. [17] Hirotoshi Otsuka, Iwao Yamaji, Yoshiaki Kakino, Atsushi Matsubara, Tetsufumi Baùo caùo toång keát khoa hoïc kyõ thuaät –Ñeà taøi KC-03.12 Chöông 6: Keát luaän 269 Ito, Yukitoshi Ihara, Advanced Feed Forward Control for Constant Cutting Forces in Die Machining, Proc. of 2002 JUSFA, vol. 1, pg. 445-451, July 2002. [18] Peklennik J, Geometrical Adaptive Control of Manufactoring Systems, Annuals of the CIRP, Vol. XVIII, pp. 265 – 272, 1970. [19] Ghasempoor A, Moore T.N. and Jeswiet, A Neural Network – Based Tool Wear Monitoring System, Le 16e Congris Canadien de Meùcanique Appliqueùe, Queùbec, Canada, 1 – 5 Juin, 1997. [20] Azouzi R. and Guillot M, On line Prectiction of Surface Finish and Dimensional Deviation in Turning using Neural Network based Sensor Fusion, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 37, No. 9, pp. 1201–1217, Sep. 1997. [21] Tsai Yu – Hsuan, Chen Joseph C. and Lou Shi – Jer, In – process surface recognition system based on neural networks in end milling cutting operations, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 39, No. 4, pp. 1201 – 1217, sep. 1997. [22] Werbos P.J, Backpropagation and Neuro – Control: A Review and Prospectus, IEEE, Piscataway, NJ, pp. 209 – 216, 1989. [23] Simon Haykin, Neural Networks A Comprehensive Foundation, Prentice Hall 1994. [24] Yoram Koren, Computer Control of Manufacturing Systems, Mc Graw-Hill International Editions 1983. [25] Arthur L. Foston, Carolena L.Smith, Tony Au, Fundamentationls of Computer Integrated Manufacturing, Prentice –hall International Editions.